具有快速离子传输路径的多孔CAP/PVDF聚合物电解质，用于高性能锂离子电池

《ACS Applied Energy Materials》：Porous CAP/PVDF Polymer Electrolyte with Rapid Ion Transport Pathways for High-Performance Lithium-Ion Batteries

锂离子电池凝胶电解质膜通过相分离法制备，采用PVDF/CAP复合体系并添加甘油优化孔隙结构，实现高离子电导率（1.71 mS/cm）、宽稳定窗口（4.45 V）及优异热稳定性（180℃无明显收缩），在LiFePO4电池中表现出89.02%的长循环容量保持率。

　　

高性能锂离子电池（LIBs）的快速发展推动了人们对电解质的深入研究，因为电解质是决定电池性能和安全性的关键因素。在多种可用于LIBs的电解质体系中，凝胶聚合物电解质（GPEs）因具有优异的离子导电性和更高的安全性而成为研究的重点。然而，开发兼具高锂离子传输效率和结构稳定性的凝胶聚合物电解质仍然是一个挑战。本文采用相转化法制备了一种由聚偏二氟乙烯（PVDF）和醋酸纤维素丙酸酯（CAP）组成的凝胶聚合物电解质膜。通过添加非溶剂甘油作为致孔剂，不仅显著提高了电解质的润湿性，还优化了膜的多孔结构。PVDF/CAP复合电解质膜（PCBG2）具有74.54%的优异孔隙率和513.33%的电解质吸附能力，展现出独特的凝胶特性。该电解质膜具有高离子导电性（1.71 mS cm^–1）、0.56的锂离子迁移数以及高达4.45 V的电化学稳定窗口。此外，PCBG2兼具出色的柔韧性和良好的热稳定性，在180 °C下加热0.5小时后几乎不发生热收缩，有效保证了电池在极端条件下的使用安全。使用PCBG2作为电解质的LiFePO₄||Li电池在0.2 C电流密度下初始容量为146.28 mAh g^–1。经过120次循环后，LiFePO₄|PCBG2|Li电池的容量保持率仍高达89.02%，明显优于使用PVDF作为电解质的LiFePO₄|Li电池。实验结果表明，PCBG2在锂离子电池领域具有巨大的应用潜力。